Одним из самых удивительных фактов в науке является то, насколько универсальны законы природы. Каждая частица подчиняется одним и тем же правилам, испытывает одни и те же силы, существует в одних и тех же фундаментальных константах, независимо от того, где и когда находится. С точки зрения гравитации каждая отдельная частичка Вселенной испытывает одно и то же гравитационное ускорение или же одну и ту же кривизну пространства-времени, независимо от того, какими свойствами обладает.
Хотя прошлогоднее открытие гравитационных волн в прошлом году, рожденных столкновением нейтронных звезд, было потрясающим, оно не добавило лишних измерений нашему пониманию Вселенной — буквальных, во всяком случае.
Сила гравитации может показаться сильной, если вам на ногу падает шар для боулинга, но на деле это самое слабое из фундаментальных взаимодействий. Сравните ее с электромагнетизмом: притяжения всей гравитации Земли не помешает вам прилепить магнитик на холодильник. Эта слабость невероятно усложняет измерение гравитации.
С самого момента своего появления 13,8 миллиарда лет назад Вселенная продолжает расширяться, разбрасывая сотни миллиардов галактик и звезд как изюм в быстро поднимающемся тесте. Астрономы направляли телескопы на некоторые звезды и другие космические источники, чтобы измерить их удаленность от Земли и скорость удаления — два параметра, которые необходимы для расчета постоянной Хаббла, единицы измерения, которая описывает скорость расширения Вселенной.
В 1935 году, когда квантовая механика и общая теория относительности Эйнштейна были очень молоды, не шибко известный советский физик Матвей Бронштейн, будучи в возрасте 28 лет, сделал первое подробное исследование на тему согласования этих двух теорий в квантовой теории гравитации. Эта, «возможно, теория всего мира в целом», как писал Бронштейн, могла бы вытеснить классическое эйнштейново описание гравитации, в котором она видится кривыми в пространственно-временном континууме, и переписать его квантовым языком, как и всю остальную физику.
Общая теория относительности Эйнштейна, в которой гравитация рождается вследствие искривления пространства-времени, замечательна. Она была подтверждена с невероятным уровнем точности, в некоторых случаях до пятнадцати знаков после запятой. Одним из самых интересных ее предсказаний было существование гравитационных волн: ряби в пространстве-времени, которая свободно распространяется. Не так давно эти волны были пойманы детекторами LIGO и VIRGO.
Поместите человека в космос, подальше от гравитационных пут земной поверхности, и он будет ощущать невесомость. Хотя все массы Вселенной все еще будут воздействовать на него гравитационно, они также будут притягивать и любой космический аппарат, в котором находится человек, поэтому он будет плавать. И все же по телевизору нам показывали, что экипаж некоего космического судна вполне успешно ходит ногами по полу при любых условиях. Для этого используется искусственная гравитация, создаваемая установками на борту фантастического судна. Насколько это близко к реальной науке?